MetallurgieMetallurgie, ursprünglich die Wissenschaft und Technologie, welche nur die Gewinnung aus Erzen, die Raffination und die hüttentechnische Verarbeitung umfasst.

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Nach heutigem Verständnis zählt man auch die Metallkunde dazu.

Letztere beschäftigt sich beispielsweise auch mit der Metallphysik – Zusammenhang zwischen den Strukturen von Metallen und ihren Eigenschaften – sowie der Werkstoffkunde (siehe Werkstoffkunde und -technik).

Dieser Artikel behandelt nur die Gewinnung von Metallen.

Die Metallurgie der einzelnen Metalle wird in den Artikeln über diese Metalle behandelt. Metallurgische Verfahren bestehen aus zwei Vorgängen: zum einen die Anreicherung, mit der die Trennung des Metalls oder der metallischen Komponente vom wertlosenBegleitgestein (auch Gangart ) erreicht wird, und zum anderen Raffination, bei der man das Metall in einer reinen oder fast reinen Form gewinnt.

Sowohl beim Anreichern als auch bei der Raffination werden drei Arten von Verfahrenstechniken angewendet: mechanische, chemische und elektrische.

In der Praxis bedient man sich häufig einerKombination dieser Verfahren. Das einfachste, mechanische Trennungsverfahren nutzt die Schwerkraft.

Die Funktionsweise beruht auf dem unterschiedlichen spezifischen Gewicht von Metallen bzw.metallischen Mineralien und dem Begleitgestein.

Wenn man zerkleinertes Erz oder Erzkonzentrat mit Wasser mischt oder in einen entsprechend starken Luftstrom gibt,fallen die schwereren Teilchen aus Metall auf den Boden der Trennkammer, während das leichtere Begleitgestein weggeblasen oder weggespült wird.

Das Verfahren derGoldsucher, Gold in einer Pfanne aus goldhaltigem Sand herauszuwaschen, funktioniert nach dem gleichen Prinzip.

In ähnlicher Weise lässt sich aufgrund seiner relativhöheren Dichte Magnetit, ein Eisenmineral, von seinem Begleitgestein trennen. Flotation (auch Schaum- oder Schwimmaufbereitung) ist derzeit das bedeutendste Verfahren zur mechanischen Anreicherung.

In seiner einfachsten Form ist die Flotation ein abgewandeltes Schwerkraftverfahren, bei dem fein gemahlenes Erz mit einer Flüssigkeit vermischt wird.

Das Metall oder metallische Mineral schwimmt auf derFlüssigkeitsoberfläche, während das Begleitgestein absinkt.

Bei der umgekehrten Flotation ist genau das Gegenteil der Fall: Das Begleitgestein schwimmt auf der Oberfläche, und das gewünschte Rohprodukt sinkt nach unten.

Bei den meisten modernen Flotationsverfahren wird das Aufschwimmen des Metalls bzw.

des Begleitgesteinsdurch oberflächenaktives Öl oder ein anderes Flotationsmittel unterstützt.

Bei einem typischen Verfahren wird fein gemahlenes Erz, das beispielsweise Kupfersulfid enthält, mit Wasser gemischt, dem kleine Mengen Flotationsmittel zugesetzt wurden.

Beim Einblasen von Luft in diese Mischung bildet sich an der Oberfläche ein Schaum, der dieEigenschaft besitzt, sich mit dem Sulfid, nicht jedoch mit dem Begleitgestein zu vermischen.

Das Gestein sinkt ab, und das Sulfid kann mit dem Schaum abgenommenwerden.

Der Einsatz der Schwimmaufbereitung hat die Ausbeute von Erzlagerstätten mit geringer Konzentration und sogar die Verwendung so genannter Abfallaugenermöglicht.

In einigen Fällen ist es mit abgewandelten Verfahren auch möglich, verschiedene Mineralien in einem Arbeitsgang aus komplexen Erzen anzureichern. Erze wie Magnetit, die deutliche magnetische Eigenschaften aufweisen, werden u.

a.

auch mit Elektromagneten getrennt ( siehe Magnetismus). Die Trennung von Mineralien mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften lässt sich z.

B.

mit Hilfe elektrischer Felder erreichen.

Dabei nutzt man die gegenseitigeAnziehung ungleicher Ladungen und die gegenseitige Abstoßung gleicher Ladungen. Thermochemische Verfahren sind im Allgemeinen die wirtschaftlich bedeutendsten.

In der heutigen Praxis wird die thermochemische Trennung oft als zweite Stufe nach dermechanischen Anreicherung eingesetzt.

Durch Schmelzen erhält man mehr reines Metall als durch jedes andere Verfahren.

Beim Schmelzen wird das Erz oder dasKonzentrat aus einem mechanischen Trennvorgang zusammen mit einem Reduktionsmittel und einem Flussmittel auf hohe Temperaturen erhitzt.

Handelt es sich um einmetalloxidhaltiges Rohprodukt, setzt man ein Reduktionsmittel ein, das sich während des Prozesses mit dem Sauerstoff des enthaltenen Metalloxides verbindet.

Das Metallbleibt in reiner Form zurück.

Das Flussmittel verbindet sich mit dem Begleitgestein zu einer Schlacke, die bei der Schmelztemperatur flüssig ist und somit vom Metallabgeschöpft oder abgegosssen werden kann.

Die Herstellung von Roheisen in Hochöfen ist ein Beispiel für dieses Verfahren ( siehe Eisen- und Stahlindustrie).

Diese Methode wird auch zur Gewinnung von Kupfer, Blei, Nickel und vielen anderen Metallen aus ihren Erzen verwendet. Bei der Amalgamierung wird Quecksilber verwendet, um Silber oder Gold unter Bildung eines Amalgams aus der Mischung herauszulösen.

Dieses Verfahren ist aus wirtschaftlichen Gründen weitgehend durch die Cyanidlaugerei ersetzt worden, bei der Gold oder Silber mit Hilfe einer Kaliumcyanidlösung herausgelöst wird.

Verschiedene wässrige Lösungen werden bei Sickerverfahren zur Trennung von Metallen von Erzen verwendet.

Ein weiteres thermisches Verfahren ist das so genannte Rösten.Beispielsweise werden Metallcarbonate und -sulfide durch Rösten behandelt, wobei sie auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Metalls erhitzt werden.

ImFall von Carbonaten wird bei diesem Vorgang Kohlendioxid ausgetrieben; zurück bleibt ein Metalloxid.

Wenn Sulfide geröstet werden, verbindet sich der Schwefel mit demSauerstoff der Luft und bildet gasförmiges Schwefeldioxid.

Die zurückbleibenden Metalloxide werden durch anschließende Reduktion weiterverarbeitet. Erzhaltiger Feinstaub wird durch Sintern oder Formen von Kügelchen konzentriert und verdichtet.

Beim Sintern werden Brennstoff, Wasser, Luft und Wärme verwendet, umden Erzstaub in eine Art poröse Masse zu verwandeln.

Beim Herstellen von Pellets werden aus Erzstaub und Kalkstein kleine Kugeln geformt und anschließend erhitzt. Eine Reihe anderer Verfahren, von denen die Hochtemperaturmetallurgie und die Destillation am bedeutendsten sind, werden bei weiteren Reinigungsstufen verschiedenerMetalle angewendet.

Beim elektrolytischen Verfahren ( siehe Elektrochemie) gewinnt man das Metall beispielsweise aus wässrigen Lösungen, oder bei nichtwässrigen Systemen z.

B.

aus einer Schmelze (Schmelzflusselektrolyse). Kupfer, Nickel, Zink, Silber und Gold sind Beispiele für Metalle, die sich auf elektrolytischem Wege durch Abscheidung aus wässrigen Lösungen in hochreiner Form gewinnen lassen.

Aluminium, Calcium, Magnesium, Beryllium, Kalium und Natrium sind Metalle, die durchSchmelzflusselektrolyse gereinigt werden. Metalle: Weltproduktionszahlen und Anwendung (Auswahl) METALL PRODUKTION 2000(in Tausend Tonnen) *ANWENDUNGSBEREICHE UNDMÖGLICHE ERZEUGNISSE(ausgewählte Beispiele). »